基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的智慧教室設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

閻 堅(jiān)，桂勁松

(1.中南大學(xué) 信息與網(wǎng)絡(luò)中心，湖南 長(zhǎng)沙 410083；2.中南大學(xué) 信息科學(xué)與工程學(xué)院，湖南 長(zhǎng)沙 410083)

基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的智慧教室設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

閻 堅(jiān)1，桂勁松2

(1.中南大學(xué) 信息與網(wǎng)絡(luò)中心，湖南 長(zhǎng)沙 410083；2.中南大學(xué) 信息科學(xué)與工程學(xué)院，湖南 長(zhǎng)沙 410083)

隨著高校對(duì)多媒體教室等教學(xué)資源投入的增多，如何促進(jìn)教學(xué)環(huán)境的全面智能化，使得多媒體教學(xué)設(shè)備得到高效利用和有效管理，成為主要關(guān)注的問題。該文針對(duì)某高校目前使用的智慧教室系統(tǒng)所存在的問題，結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)提出了一種新的智慧教室系統(tǒng)架構(gòu)，并給出了一種具體實(shí)現(xiàn)方案?，F(xiàn)有智慧教室系統(tǒng)是架構(gòu)在整個(gè)校園網(wǎng)上的巨大分布式系統(tǒng)，對(duì)分布廣泛、數(shù)量眾多的網(wǎng)關(guān)設(shè)備的軟硬件要求高，因而構(gòu)建與維護(hù)成本也高。新架構(gòu)與實(shí)現(xiàn)方案利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)并結(jié)合云計(jì)算，使得網(wǎng)關(guān)設(shè)備只需要具備基本的套接字通信能力，而不需要使用更高層協(xié)議與后端服務(wù)器通信，從而降低了對(duì)數(shù)量巨大的網(wǎng)關(guān)設(shè)備的軟硬件要求，有利于節(jié)省系統(tǒng)構(gòu)建與維護(hù)成本。

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)；云計(jì)算；智慧教室；物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)

一、引言

隨著信息技術(shù)融入教育教學(xué)業(yè)務(wù)[1]，智慧教育學(xué)習(xí)環(huán)境[2][3](如智慧教室)建設(shè)成為高校教學(xué)資源投入的新方向。將云計(jì)算引入教育領(lǐng)域?qū)@著地加快信息技術(shù)促進(jìn)教育變革的進(jìn)程[4][5]，云智慧教室[6]環(huán)境的搭建為信息技術(shù)與課程整合創(chuàng)新提供了非常有利的條件[7]，為教與學(xué)提供了人性化、智能化的互動(dòng)空間[8]，順應(yīng)了“互聯(lián)網(wǎng)+”教育的發(fā)展趨勢(shì)[9]。

二、實(shí)踐案例的啟示

以作者所在的高校為例，多媒體教室分布在多個(gè)校園的不同教學(xué)區(qū)，設(shè)備型號(hào)眾多，操作方式多樣。教師必須了解各個(gè)型號(hào)的差異和使用的差別，才能順利使用多媒體設(shè)備，工作強(qiáng)度較大。若多媒體設(shè)備出故障且不能得到及時(shí)處理，則會(huì)影響教學(xué)進(jìn)程。同時(shí)，若任何人(如教師、學(xué)生、外來人員等)均能開啟多媒體教室的設(shè)備，則會(huì)造成管理上的混亂。

目前，該高校解決了多媒體教室系統(tǒng)與學(xué)校部分其他系統(tǒng)(如排課系統(tǒng)、一卡通等)的信息共享，實(shí)現(xiàn)了上課教師的身份識(shí)別。設(shè)置于各個(gè)多媒體教室中的網(wǎng)關(guān)具備512M的內(nèi)存、4G存儲(chǔ)空間，通過通用I/O(General-Purpose Input/Output, GPIO)接口與教室多媒體設(shè)備(如投影儀、電源開關(guān)、投影幕布、電腦等)關(guān)聯(lián)，實(shí)現(xiàn)對(duì)這些設(shè)備的感知與控制，即將設(shè)備狀態(tài)信息發(fā)送給后端服務(wù)器，并根據(jù)接收的服務(wù)器指令對(duì)設(shè)備進(jìn)行控制。采用SQLite(即一種輕型的關(guān)系型數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng))構(gòu)建與管理數(shù)據(jù)庫，存儲(chǔ)局部規(guī)則和設(shè)備地址等持久信息。該類網(wǎng)關(guān)需要實(shí)現(xiàn)更高層次的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用層協(xié)議，采用J2ME技術(shù)實(shí)現(xiàn)RFID和串口通訊功能，向下實(shí)現(xiàn)對(duì)多媒體設(shè)備的控制，向上實(shí)現(xiàn)與設(shè)備訪問服務(wù)器(Device Access Server，DAS)的通信。由于存在不同類型的多媒體設(shè)備，為了能夠通過網(wǎng)關(guān)設(shè)備對(duì)其進(jìn)行統(tǒng)一的處理，網(wǎng)關(guān)設(shè)備通過串口和各個(gè)多媒體設(shè)備進(jìn)行關(guān)聯(lián)，根據(jù)匹配的設(shè)備類型，自動(dòng)尋找預(yù)存于服務(wù)器數(shù)據(jù)庫中的智能設(shè)備的合適指令碼并下發(fā)，從而實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一處理。

DAS是設(shè)備和應(yīng)用服務(wù)系統(tǒng)之間的中間層，方便不同廠商的不同類型設(shè)備接入。同時(shí)，DAS通過IP實(shí)現(xiàn)對(duì)不同教室的尋址，每一間教室分配唯一內(nèi)部IP地址，而教室內(nèi)部設(shè)備地址由網(wǎng)關(guān)分配，從而實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程批量的設(shè)備控制。DAS基于遠(yuǎn)程過程調(diào)用(Remote Procedure Call，RPC)通訊軟件來實(shí)現(xiàn)與部署于各個(gè)多媒體教室中網(wǎng)關(guān)設(shè)備的通信，實(shí)現(xiàn)對(duì)全校教室的統(tǒng)一管理。應(yīng)用服務(wù)器部署在學(xué)校數(shù)據(jù)中心機(jī)房，其指令通過DAS下發(fā)到指定教室的網(wǎng)關(guān)設(shè)備，接收到指令的網(wǎng)關(guān)查詢本教室的設(shè)備地址，并通過RXTX(即一個(gè)提供串口和并口通信的開源Java類庫)模塊對(duì)適配的端口發(fā)送指令，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)教室設(shè)備的控制。同時(shí)，網(wǎng)關(guān)設(shè)備周期性向服務(wù)器發(fā)送心跳包，報(bào)告自己的狀態(tài)，提供管理員查詢的依據(jù)。

基于上述介紹可知，該高校現(xiàn)有智慧教室應(yīng)用系統(tǒng)是一種架構(gòu)在整個(gè)校園網(wǎng)上的分布式系統(tǒng)，各個(gè)分散的網(wǎng)關(guān)設(shè)備與集中部署的應(yīng)用服務(wù)端之間通信需要更高層次應(yīng)用層協(xié)議的支持，使得數(shù)量眾多的網(wǎng)關(guān)設(shè)備的軟硬件(如處理器、存儲(chǔ)資源、協(xié)議棧以及業(yè)務(wù)功能處理邏輯等)成本增加。本文受物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用案例[10][11]的啟發(fā)，利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)對(duì)該高校智慧教室系統(tǒng)進(jìn)行全新設(shè)計(jì)，提出了一種新智慧教室系統(tǒng)構(gòu)架，并給出了一種具體實(shí)現(xiàn)方案。該方案降低了對(duì)數(shù)據(jù)眾多的網(wǎng)關(guān)設(shè)備的軟硬件要求，即網(wǎng)關(guān)設(shè)備只需具備基本的套接字(Socket)通信能力，而無需利用更高層次的應(yīng)用層協(xié)議與后端服務(wù)器通信，有利于節(jié)省系統(tǒng)構(gòu)建與維護(hù)成本。

三、基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的智慧教室架構(gòu)

基于物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用體系結(jié)構(gòu)，分為三個(gè)層次：感知層、傳輸層、應(yīng)用層。感知層部署于每間多媒體教室內(nèi)，各種物聯(lián)網(wǎng)組網(wǎng)技術(shù)均可使用，通過物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)與各種傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)設(shè)施連通。傳輸層可利用現(xiàn)有校園網(wǎng)設(shè)施，將網(wǎng)關(guān)匯聚的感知層數(shù)據(jù)傳輸?shù)皆浦行牡膽?yīng)用服務(wù)器處理；網(wǎng)關(guān)的通信協(xié)議可以輕量化，也無需部署復(fù)雜的應(yīng)用層處理功能，從而實(shí)現(xiàn)與后臺(tái)應(yīng)用業(yè)務(wù)邏輯的解耦。應(yīng)用層對(duì)收集到的感知數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，如基于亮度傳感器感知的數(shù)據(jù)，判斷若處于上課時(shí)間，且教室亮度低于閾值，則下發(fā)指令打開照明燈。該指令的下發(fā)一直傳輸?shù)街付ń淌业沫h(huán)境設(shè)備控制器(該控制器可根據(jù)不同指令類型，分別對(duì)照明燈、空調(diào)、空氣凈化器等設(shè)備的開啟、調(diào)節(jié)等操作進(jìn)行控制)，接收到該指令的環(huán)境設(shè)備控制器查詢本教室的照明燈設(shè)備地址，并通過RXTX模塊對(duì)適配的端口發(fā)送指令，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)該設(shè)備的控制，即打開照明燈。對(duì)多媒體教學(xué)設(shè)備的控制過程也類似，不再贅述。本文提出的智慧教室系統(tǒng)架構(gòu)如右圖1所示。

管理員可以在監(jiān)控中心的大屏幕上顯示平臺(tái)綜合信息，任課老師可以在多媒體教室的計(jì)算機(jī)上通過客戶端程序查詢到本堂課的關(guān)聯(lián)信息。智慧教室服務(wù)器用于部署教室管理平臺(tái)(應(yīng)用服務(wù)器)，以及設(shè)備訪問服務(wù)中間件(DAS)，并與校園卡信息接口以及排課系統(tǒng)進(jìn)行對(duì)接，并互聯(lián)與共享信息。管理員或教師通過下載相關(guān)App，可以隨時(shí)監(jiān)控平臺(tái)綜合信息或查詢到指定堂課的關(guān)聯(lián)信息。

四、智慧教室的設(shè)計(jì)方案

基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的智慧教室系統(tǒng)設(shè)計(jì)需要考慮感知層、傳輸層、應(yīng)用層三個(gè)層次的設(shè)計(jì)需求。對(duì)面積不大的小型教室，感知層采用星型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。星型點(diǎn)為網(wǎng)關(guān)設(shè)備(如普通無線路由器)，教室內(nèi)的所有感知點(diǎn)都直接與網(wǎng)關(guān)設(shè)備通信。網(wǎng)關(guān)直接連入有線校園網(wǎng)，為數(shù)據(jù)傳輸?shù)皆浦行奶峁﹤鬏斖ǖ?。根?jù)智慧教室應(yīng)用需求，部署在云中心的應(yīng)用層需要處理從感知層收集的數(shù)據(jù)，通常涉及數(shù)據(jù)的清洗、存儲(chǔ)、分析、檢索等操作。應(yīng)用客戶端是用戶(如管理員、教師等)與智慧教室應(yīng)用系統(tǒng)交互的界面，其實(shí)現(xiàn)應(yīng)與應(yīng)用服務(wù)端的業(yè)務(wù)處理功能實(shí)現(xiàn)解耦，因此，需要設(shè)計(jì)一個(gè)中間件層以便實(shí)現(xiàn)這個(gè)解耦目標(biāo)。對(duì)邏輯簡(jiǎn)單的應(yīng)用，中間件與應(yīng)用服務(wù)端通常一并考慮進(jìn)行設(shè)計(jì)。小型教室感知數(shù)據(jù)的傳輸、處理、使用等各個(gè)階段所涉及到的軟硬件功能模塊如圖2所示。

圖1 智慧教室系統(tǒng)架構(gòu)圖

圖2 小型智慧教室的實(shí)現(xiàn)方案示例圖

對(duì)面積較大的教室，既然并非所有感知點(diǎn)都能與網(wǎng)關(guān)直接通信，那么星型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)就存在局限性。因此采用ZigBee技術(shù)(即一種低速低功耗的多跳無線傳輸技術(shù))組建樹型網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?。該拓?fù)浼染哂懈兄獏^(qū)域的可擴(kuò)展性又具備邏輯控制的簡(jiǎn)潔性，是大型教室感知網(wǎng)絡(luò)拓?fù)湓O(shè)計(jì)的一種理想選擇。如下頁圖3所示，這是一種在大型教室中感知數(shù)據(jù)的傳輸、處理、使用等各個(gè)階段所涉及到的軟硬件功能模塊，與圖2的主要區(qū)別在于使用了ZigBee技術(shù)而不是WiFi技術(shù)來進(jìn)行感知數(shù)據(jù)的匯聚傳輸。

在確定ZigBee網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)后，還需要確定ZigBee節(jié)點(diǎn)類型以及設(shè)計(jì)問題，包括ZigBee終端節(jié)點(diǎn)、ZigBee路由器、ZigBee網(wǎng)關(guān)等。ZigBee終端節(jié)點(diǎn)不承擔(dān)維持網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的任務(wù)，其任務(wù)是將感知的數(shù)據(jù)通過串口讀入，封裝成可進(jìn)行路由轉(zhuǎn)發(fā)的數(shù)據(jù)包，再發(fā)送給相鄰的ZigBee路由器。ZigBee路由器需要承擔(dān)維持網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的任務(wù)，接收相鄰節(jié)點(diǎn)(包括ZigBee終端節(jié)點(diǎn)和ZigBee路由器)發(fā)過來的數(shù)據(jù)包，并進(jìn)行路由轉(zhuǎn)發(fā)(例如，根據(jù)接收的數(shù)據(jù)包中的目的地址，查詢自身維護(hù)的路由表，將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)給路由表中匹配項(xiàng)所指出的下一級(jí)節(jié)點(diǎn))。

圖3 大型智慧教室的實(shí)現(xiàn)方案示例圖

(一)智慧教室的感知點(diǎn)部署與組網(wǎng)

在感知層，需要根據(jù)具體應(yīng)用的功能、性能、與傳輸節(jié)點(diǎn)對(duì)接的技術(shù)要求等，確定傳感器種類。從不同的分類角度，傳感器種類數(shù)目差異很大，例如，從接口類型分，通常有串行接口和并行接口，數(shù)目比較固定，而從功能角度分，則數(shù)目眾多、難以枚舉。傳感器接口種類的不同對(duì)數(shù)據(jù)傳輸性能的限制也不同。例如，UART是一種通用串行數(shù)據(jù)總線，用于異步通信，可以實(shí)現(xiàn)全雙工傳輸和接收，具有這種接口的傳感器的傳輸距離從幾米(RS-232)到百余米(RS-485)，最大傳輸速率約115.2Kbps。I2C是一個(gè)雙向的兩線連續(xù)總線，一種串行擴(kuò)展技術(shù)，高速模式支持快至3.4Mbps的速度，具有這種接口的傳感器需要時(shí)鐘同步。

各類設(shè)備控制器的核心部件可采用Beagle BoneBlack，其中AM3358是ARM Cortex-A8內(nèi)核的微處理器，使用Linux作為操作系統(tǒng)，采用JDK8作為虛擬機(jī)環(huán)境，從而達(dá)到了人機(jī)展現(xiàn)、數(shù)據(jù)傳輸、設(shè)備控制多個(gè)環(huán)節(jié)均采用一套編程語言的目的，極大地簡(jiǎn)化了開發(fā)過程和部署復(fù)雜度。

在網(wǎng)絡(luò)層，需要考慮將局部的感知節(jié)點(diǎn)組建為局域網(wǎng)。對(duì)小型教室，若感知點(diǎn)集成了WiFi模塊，即可與普通無線路由器構(gòu)成星型拓?fù)?。?duì)大型教室，采用ZigBee技術(shù)組網(wǎng)，其組網(wǎng)過程由一個(gè)協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)發(fā)起。首先協(xié)調(diào)器選擇一個(gè)信道和一個(gè)網(wǎng)絡(luò)ID (即Personal Area Network ID，PAN ID)，隨后啟動(dòng)整個(gè)網(wǎng)絡(luò)。此外，協(xié)調(diào)器還承擔(dān)網(wǎng)絡(luò)的配置工作。一旦完成這些工作，協(xié)調(diào)器就跟一個(gè)ZigBee路由器的作用一樣，因此，可以選擇一個(gè)ZigBee路由器來充當(dāng)協(xié)調(diào)器。

ZigBee終端節(jié)點(diǎn)和ZigBee路由器都可以考慮選用HFZ-CC2530EM-V1.0 模塊來開發(fā)。該類模塊采用了德州儀器(TI)的ZigBee 射頻芯片CC2530-F256，片上集成了高性能低功耗8051 內(nèi)核、12比特ADC、2 個(gè)USART 以及功能強(qiáng)大的DMA功能等，支持ZigBee2007/Pro協(xié)議棧。

在ZigBee終端節(jié)點(diǎn)上，需要進(jìn)行應(yīng)用程序開發(fā)，也可以將已開發(fā)好的程序燒寫到ZigBee終端節(jié)點(diǎn)，通過HFZ-CC2530EM-V1.0 模塊的調(diào)試接口，可方便地進(jìn)行程序的調(diào)試、下載和協(xié)議分析。路由對(duì)應(yīng)用層是完全透明的，應(yīng)用程序只需向下發(fā)送去往任何設(shè)備的數(shù)據(jù)到協(xié)議棧中，棧會(huì)負(fù)責(zé)尋找路徑，因此，ZigBee路由器只要具有ZigBee2007/Pro協(xié)議棧即可勝任工作。

(二)智慧教室的物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)

若采用ZigBee技術(shù)，則需要設(shè)計(jì)特定的ZigBee網(wǎng)關(guān)。ZigBee網(wǎng)關(guān)除了承擔(dān)將ZigBee網(wǎng)絡(luò)與有線校園網(wǎng)或因特網(wǎng)連通的任務(wù)外，還要充當(dāng)數(shù)據(jù)收集網(wǎng)絡(luò)匯聚點(diǎn)的角色，并將匯聚的數(shù)據(jù)發(fā)送到應(yīng)用服務(wù)端進(jìn)行處理。因此，可考慮選用基于Cortex-A8的開發(fā)板x210ii來實(shí)現(xiàn)ZigBee網(wǎng)關(guān)的設(shè)計(jì)目標(biāo)。x210ii是一塊以S5PV210為主控芯片的開發(fā)板，由核心板、底板和液晶板三大塊組成，支持USB接口WiFi、以太網(wǎng)DM9000CEP、GPRS接口、外置USB 3G模塊、GPS接口等。x210ii通過串口外接一個(gè)CC2530，以實(shí)現(xiàn)與ZigBee網(wǎng)絡(luò)的連接，通過以太網(wǎng)DM9000CEP與有線校園網(wǎng)連通，或通過外置USB 3G模塊，實(shí)現(xiàn)通過蜂窩網(wǎng)接入因特網(wǎng)的目標(biāo)。同時(shí)，基于x210ii的Android平臺(tái)方便開發(fā)客戶端程序?qū)⒏兄獢?shù)據(jù)傳輸?shù)竭h(yuǎn)端的應(yīng)用服務(wù)器端。

(三)后臺(tái)應(yīng)用與移動(dòng)App

在處理和應(yīng)用階段，需要考慮搭建一個(gè)后端處理平臺(tái)。一種做法是購買服務(wù)器設(shè)備、搭建服務(wù)器端軟件平臺(tái)，包括安裝數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)軟件(如MySQL)、Web服務(wù)器軟件(如Apache或Tomcat)等，并需要考慮為服務(wù)器設(shè)備配置固定IP地址，并申請(qǐng)域名等；另一種做法是購買校內(nèi)云服務(wù)，通過提交相關(guān)資源需求參數(shù)(如服務(wù)器配置、訪問帶寬、IP地址等)向校內(nèi)云服務(wù)提供單位購買后端處理平臺(tái)資源。無論采用哪種后端處理平臺(tái)搭建方式，若采用Apache，前端開發(fā)語言可選PHP，后端網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用程序開發(fā)語言可選Java或PHP；若采用Tomcat，則相應(yīng)選用JSP和Java。

在后端處理平臺(tái)上，需要開發(fā)部署與嵌入式開發(fā)平臺(tái)(如使用了Cortex A8的開發(fā)板)上已開發(fā)的客戶端程序相對(duì)應(yīng)的服務(wù)端應(yīng)用程序，以便于接收感知數(shù)據(jù)并進(jìn)行相應(yīng)處理。這里涉及與客戶端的Socket連接的建立、客戶端發(fā)送數(shù)據(jù)的收取、接收數(shù)據(jù)的清洗、數(shù)據(jù)庫表的建立與數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、數(shù)據(jù)的增刪改查等操作。另外，需要開發(fā)部署與用戶APP通信的服務(wù)端應(yīng)用程序，可通過提供API接口的方式，實(shí)現(xiàn)用戶APP端與后臺(tái)業(yè)務(wù)處理端的解耦。API提供功能的實(shí)現(xiàn)屬于中間件層的工作，可使用PHP在中間件層編程實(shí)現(xiàn)。用戶APP可基于Android平臺(tái)采用Java實(shí)現(xiàn)。

四、結(jié)束語

物聯(lián)網(wǎng)目前是備受關(guān)注的前沿研究領(lǐng)域，己經(jīng)引起了學(xué)術(shù)界和工業(yè)界的廣泛重視，被認(rèn)為是對(duì)21世紀(jì)產(chǎn)生巨大影響力的技術(shù)之一?；谖锫?lián)網(wǎng)技術(shù)的智慧教室的設(shè)計(jì)，把地理隔離的各校區(qū)內(nèi)多媒體教室內(nèi)的所有感知點(diǎn)統(tǒng)一接入傳感網(wǎng)絡(luò)，進(jìn)而連入校園網(wǎng)，與排課系統(tǒng)、一卡通等系統(tǒng)互通共享，隨時(shí)獲取各個(gè)教室的設(shè)備感知情況，真正實(shí)現(xiàn)對(duì)多校區(qū)教室的全面感知，有效地提高了多媒體教室的管理和維護(hù)效率。

[1] 蔣東興,付小龍,袁芳,蔣磊宏.高校智慧校園技術(shù)參考模型設(shè)計(jì)[J].中國(guó)電化教育,2016,(9):108-114.

[2] 李紅美,張劍平.面向智慧教室的ARS互動(dòng)教學(xué)模式及其應(yīng)用[J].中國(guó)電化教育,2015,(11):103-109.

[3] 翟小銘,孫偉,郭玉英等.智慧教室:應(yīng)用現(xiàn)狀及其影響研究[J].中國(guó)電化教育,2016,(9):121-127.

[4] 吳砥等.教育云服務(wù)標(biāo)準(zhǔn)體系研究[J].開放教育研究,2015,(5):2-100.

[5] 楊宗凱,吳砥.信息技術(shù)推動(dòng)教育創(chuàng)新發(fā)展[J].中國(guó)教育科學(xué),2014,(2):57-91.

[6] 馬小強(qiáng),劉銘.國(guó)家開發(fā)大學(xué)“云教室”應(yīng)用的現(xiàn)存問題及對(duì)策[J].中國(guó)電化教育,2016,(5):72-77.

[7] 何克抗.智慧教室+課堂教學(xué)結(jié)構(gòu)變革——實(shí)現(xiàn)教育信息化宏偉目標(biāo)的根本途徑[J].教育研究,2015,36(11):76-81.

[8] 聶風(fēng)華,鐘曉流,宋述強(qiáng).智慧教室:概念特征、系統(tǒng)模型與建設(shè)案例[J].現(xiàn)代教育技術(shù),2013,(7):5-8.

[9] 陳耀華,陳琳.互聯(lián)網(wǎng)+教育智慧路向研究[J].中國(guó)電化教育,2016,(9):80-84.

[10] 雷光臨,李俊.基于物聯(lián)網(wǎng)的智慧校園應(yīng)用與實(shí)踐[J].物流技術(shù),2012,31(9):414-416.

[11] 海濤,王鈞等.基于物聯(lián)網(wǎng)的高校實(shí)驗(yàn)室信息化管理技術(shù)[J].實(shí)驗(yàn)室研究與探索,2012, 31(9):166-169.

Design and Implementation of Intelligent Classroom Based on Internet of Things Technology

Yan Jian1, Gui Jinsong2
(1.Information and Network Center, Central South University, Changsha Hunan 410083; 2.School of Information Science and Engineering, Central South University, Changsha Hunan 410083)

With the increase of the input into the multimedia classroom and other teaching resources in colleges and universities, how to make the teaching environment comprehensively intelligent so as to e ff ectively use and manage multimedia teaching equipment has become a major concern. Based on the problems existing in the intelligent classroom system of a certain college, this article puts forward a new intelligent classroom system framework combined with the Internet of things, and presents a concrete implementation plan. The current intelligent classroom system of the university is a huge distributed system on the whole campus network, which puts high requirements on the software and hardware of the widespread countless gateway equipment, so the costs of construction and maintenance are high. The new framework and implementation plan with the use of the Internet of things combined with cloud computing decouple the application logic association of the gateway equipment and background operation, thus it reduces the requirements for software and hardware of the gateway equipment with huge data and saves the costs of system construction and maintenance.

IOT; Cloud Computing; Intelligent Classroom; IOT Gateway

G434

A

閻堅(jiān)：工程師，主任助理，研究方向?yàn)榻逃夹g(shù)應(yīng)用(1196064816@qq.com)。

桂勁松：副教授，研究方向?yàn)闊o線網(wǎng)絡(luò)、移動(dòng)計(jì)算(jsgui06@163.com)。

2016年9月20日

責(zé)任編輯：趙興龍

1006—9860(2016)12—0083—04